Een Chinees experiment meldt dat het geen tekenen heeft gevonden van nieuwe deeltjes genaamd steriele neutrino’s, die nóg moeilijker te vinden zijn dan ‘gewone’ neutrino’s.

De neutrino’s die we kennen, zijn al behoorlijk moeilijk te detecteren. Ze kunnen ongehinderd door een plak lood van een lichtjaar dik (!) vliegen, dus een experiment bouwen dat ze desondanks weet te vangen, is geen eitje. Maar volgens sommige theorieën kan het erger. Die veronderstellen namelijk het bestaan van steriele neutrino’s, die nóg minder van zich laten merken. Toch is er een omweg om ze met aardse experimenten op het spoor te komen. Maar, zo meldt een Chinees experiment deze week: die methode heeft vooralsnog geen vruchten afgeworpen.

Ontbrekende neutrino’s

Het gaat daarbij om het Daya Bay Reactor Neutrino Experiment (zie foto), dat op 55 kilometer afstand van Hongkong is opgesteld in de buurt van twee kerncentrales. Deze zenden continu (anti)neutrino’s uit, die het experiment meet met detectors die staan opgesteld op verschillende afstanden van de kerncentrales.

Interessant voor die metingen is vooral dat er drie soorten neutrino’s zijn, die continu in elkaar veranderen. Het experiment kan maar één van die soorten meten: elektronneutrino’s. Door deeltjes van dit type te tellen op verschillende afstanden van de kerncentrales, kan het experiment bepalen hoeveel van deze elektronneutrino’s onderweg zijn veranderd in de twee andere soorten die het niet kan waarnemen: muonneutrino’s en tauneutrino’s.

Maar misschien verandert een gewoon neutrino ook af en toe in een steriel neutrino. In dat geval zou dat moeten leiden tot nóg meer ontbrekende elektronneutrino’s. In het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Letters meldt het Daya Bay-team nu echter dat ze zoiets niet hebben kunnen waarnemen.

Zwaardere steriele neutrino’s?

Dat veegt steriele neutrino’s niet definitief van tafel. Het Daya Bay-experiment kan namelijk alleen iets zeggen over relatief lichte steriele neutrino’s. Andere theorieën, die bijvoorbeeld het donkere-materie-probleem proberen te verklaren met dit soort deeltjes, gaan uit van zwaardere steriele neutrino’s, waar deze studie niets over zegt. Over dit type lees je meer in het artikel ‘De onzichtbare troubleshooter’ in KIJK 11/2014.

Wel legt het Chinese experiment beperkingen op aan modellen waarbij één licht steriel neutrino wordt toegevoegd aan het bekende setje van drie gewone neutrino’s. Die modellen moeten met name een aantal vreemde verschillen verklaren tussen metingen van de satelliet Planck en andere sterrenkundige waarnemingen. Mocht er echt geen bewijs voor lichte steriele neutrino’s worden gevonden, dan zal dus op een gegeven moment een andere verklaring moeten worden bedacht voor de mysteries waar deze ruimtekijker ons mee heeft geconfronteerd.

Bronnen: Physical Review Letters, ArXiv.org, Daya Bay Reactor Neutrino Experiment via Interactions.org

Beeld: Daya Bay Reactor Neutrino Experiment